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MES在汽车制造中的应用之业务篇(3)——车辆识别

发布时间:2018-01-09 作者:张涛云  来源:e-works
关键字:MES 汽车制造 
本章节将分为13部分,全面介绍MES在汽车制造中的应用之业务篇,通过将MES的功能从业务需求的角度予以拆解,并重点介绍汽车制造业务所特有的功能。在具体介绍业务功能点的同时,结合工艺和架构进行分析。本节为第3部分:MES在汽车制造中的应用之业务篇——车辆识别。
    在上一章节,介绍了乘用车、商用车、发动机、变速器的关键制造工艺,并结合各业务需求与MES的应用进行分析。本章节将分为13部分,全面介绍MES在汽车制造中的应用之业务篇。汽车制造MES涵盖了计划、生产、质量、物流、设备等诸多职能领域,它和ERP、WMS、PLM等应用系统有高度集成,和PLC、RFID等自动化设备高度集成,功能繁多,涉及的流程也非常复杂。
 
    为了帮助读者从整体上理解,我将这些功能从业务需求的角度予以拆解,从业务入手,结合流程分析和架构解析,当读者对这些逻辑较为独立的功能点有了理解,慢慢地对整个系统的总体功能就有了综合的印象。
 
    同时,为了突出汽车制造MES的特殊性,本部分将不介绍MES的一般功能,而重点介绍汽车制造业务所特有的功能。在具体介绍业务功能点时,同时结合工艺和架构进行分析。本节主要介绍汽车行业的车辆识别技术应用。
 
    简单地说,在汽车制造领域,目前主要应用以下几种介质识别车辆:
 
    1)超高频RFID TAG,主要用于整车制造。
 
    2)高频RFID TAG,主要用于发动机/变速器装配。
 
    3)螺钉RFID TAG,主要用于发动机/变速器机加。
 
    4)金属二维码,主要用于发动机/变速器机加。
 
    5)条码,主要用于整车制造。
 
    下面我们分别予以说明。
 
    1.超高频RFID TAG
 
    超高频RFID TAG是指工作在865 - 868 MHz(欧洲)及902 - 928 MHz(北美)这2个频段的RFID TAG。
 
    RFID是Radio Frequency Identification的缩写,即无线射频识别。
 
    TAG是指存储数据的介质,又叫做码块、载码体、标签。
 
    RFID相关的设备包括:
 
    1)TAG,用于存储数据的介质。
 
    2)天线,用于扩展射频信号识别范围。
 
    3)阅读器,向TAG发送信号、提供能量、获取数据。
 
    4)通信模块,组态编程后,能够将TAG数据自动传输到PLC的指定数据块。
 
    5)PLC,是数据接收器。选择特定的通信模块后,也能够将PC作为数据接收器,但在汽车制造行业,还是以PLC应用为主。
 
    6)附属设施,如线缆、接头、连接器等。
 
    图2.3-1展示了主要RFID设备的关系:
 
RFID设备关系
    图2.3-1:RFID设备关系
 
    超高频RFID的主要优点是识别范围广,可达数米。
 
    在乘用车制造的总装车间,一个典型工位的长度可达6米,并且车辆在缓慢地移动,而超高频RFID可以在距离和角度上提供有效的支持。
 
    下面介绍几个超高频RFID的应用场景。
 
    场景一:焊装三大件合装
 
    当发动机舱、前地板、后地板到达合装工位时,PLC从MES下载工单及对应的VIN号、车型、配置、颜色等信息,PLC将相关信息写入RFID。
 
    场景二:质量检测站点
 
    质量检测站点会人工检查每一台车,但是只会把缺陷录入系统,正常车不记录。实现方式是在该站点的前、后各设立一个RFID站,MES列出已经经过前一个RFID站、尚未经过后一个RFID站的所有车辆号码,工人手动选择。
 
    场景三:总装物料拉动
 
    通常在PBS OUT设置一个RFID站点,当车辆经过此站时,MES把该车的过站记录广播给物流系统,通知后者处理物料拉动。
 
    2.高频RFID TAG
 
    高频RFID工作在13.56 MHz频率,读写距离小于0.2米。
 
    受此限制,要求应用时满足以下条件:
 
    1)阅读时TAG静止。
 
    2)TAG和阅读器要尽可能平行及接近。
 
    此技术在发动机和变速机的装配工艺中应用较为广泛,就是因为他们的装配工艺符合这2个条件。
 
    比如发动机装配通常采用摩擦轮输送线,发动机在进入装配位置时是固定的,并且固定在托盘上进行输送,而阅读器就安装在TAG的正下方。
 
    这一特点造成发动机RFID识别和整车有较大的差别:
 
    1)采用高频RFID。
 
    2)每一个站都安装阅读器,而整车制造通常只在线头、线尾装阅读器。
 
    由于每一个站都安装了阅读器,因此可考虑将业务指令和数据尽可能地存储在TAG上,由PLC直接读写,这样可以大大减少PLC和MES的交互。
 
    比如西门子的高频RFID TAG可支持64KB容量的数据,那么我们可以把产品的主数据、上线日期、BOM、作业指令、装配数据、追溯数据、维修记录等都存储在TAG上,因而一个TAG就相当于一件产品的作业手册和装配档案。
 
    3.螺钉RFID TAG
 
    RFID TAG的有效部分是数据存储芯片,可以通过各种方式进行封装、固定。
 
    比如有的TAG和磁铁封装在一起,可以吸在车辆的顶部;又比如有的TAG是一个硬币形式的薄片,可以很方便地塞入托盘的固定孔。
 
    这里介绍一种螺钉形式的TAG,如西门子的RF630T。
 
    此TAG封装了一个M6螺钉和一个64B的存储芯片,可以安装在一个专门设计的固定孔上。
 
    这种螺钉主要有2个应用场合。
 
    场合一:发动机/变速器的机加工艺段。
 
    由于在机加车间通常不采用托盘,机械结构(缸体/缸盖/离壳/变壳)结由桁架机械手在不同工位间移动,因此我们只能将TAG固定安装到机械结构上,并始终随着机械结构一起移动。
 
    场合二:发动机/变速器的装配工艺段。
 
    尽管在装配工艺段有托盘,但是有的厂家希望TAG保留加工过程中的关键数据(如拧紧值),并且和发动机一起出厂,这样将来召回或返修的时候可以直接从TAG中读取原始的装配信息。
 
    4.金属二维码
 
    在发动机/变速器的机加工艺段,由于环境恶劣(如油污),通常会采用激光蚀刻的方式,在金属表面生成二维码。
 
    金属二维码设备通常又叫激光打标机,由激光发射机、控制模块、定位模块、通信模块等组成。
 
    金属二维码由于表面反射率高,需要专门的识别设备,此设备由拍照、图像处理、OCR识别、通信等模块组成。
 
    5.条码
 
    一直以来,条码在MES领域都有着广泛的应用,汽车制造方面也是如此。
 
    这是因为,条码有以下几个突出的优点:
 
    1)便宜。
 
    2)可目视识别。
 
    3)扫描枪识别条码时无需与系统交互(对于PC来说扫描枪相当于键盘)。
 
    下面介绍2个应用的例子。
 
    例子一:装车单打印。
 
    当车辆出PBS时,总装车间所有分装线自动打印此车的装车单,包括了车辆的VIN号、车型、关键工位物料号条码等。当工人装配时,先后扫描料架和装配单上的物料号条码,MES将检查这2个条码是否一致。
 
    例子二:作业防错。
 
    当车辆上线时,MES打印防错单,将关键工位的防错指令参数转换成长字符串并打印在防错单上。当车辆进入防错工位时,工人扫描防错单,设备由此获得防错指令参数。
 
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